Wie Künstliche Intelligenz die Art des Bauens revolutionieren kann.

Gefühlt taucht der Begriff Künstliche Intelligenz (KI) täglich in den Nachrichten auf. Alle reden darüber, doch jeder hat eine andere Vorstellung davon, um was es geht. Hollywood-Blockbuster lassen humanoid anmutende Maschinen die Macht übernehmen: wer erinnert sich nicht an den Bordcomputer HAL aus dem Film »2001: A Space Odyssey« von Stanley Kubrick im Jahr 1968? Das, was damals als Zukunftstechnologie erdacht wurde, ist heute von einer breiten Öffentlichkeit nutzbare Realität. Statt HAL heißen die Systeme heute Alexa, Siri, Cortana oder ganz neutral Google Assistant. KI steckt also in weit mehr Lebensbereichen als wir denken. Die Technologie wird in der Finanzbranche ebenso genutzt wie bei neuen Mobilitätssystemen oder in der Unterstützung der medizinischen Diagnose. Grund genug, einen aktuellen Blick auf das Thema zu werfen und die Potenziale für das Bauen auszuloten.

PROFILE: Was genau ist unter dem Begriff Künstliche Intelligenz (KI) eigentlich zu verstehen?

Prof. Dr. Paul Lukowicz: Künstliche Intelligenz (KI) ist die Fähigkeit des Computers, aus einer großen Menge Daten mit sehr komplexen mathematischen Verfahren und Algorithmen Analysen zu erstellen und Aufgaben zu lösen. Das reicht vom Schachcomputer als Sparringspartner zum Lernen über einfachere Aufgabenstellungen wie Gesichtserkennung bis hin zum selbstfahrenden Auto oder kompletten Fertigungsstraßen in Produktionen. Im Gegensatz zur reinen Datenverarbeitung kann die KI Szenarien prognostizieren und auf Basis der puren Datenlage ohne Emotionen Entscheidungen treffen. Die Systeme sind grundsätzlich nicht starr, sondern können durch programmierte Lernprozesse ihr Spektrum erweitern. KI kann also Erstaunliches, ist aber auch nur so gut, wie die solide Formelarbeit und Algorithmik es erlauben.

PROFILE: Das hört sich vielversprechend an. Woher kommt also die Zurückhaltung der Menschen vor der neuen Technologie?

Prof. Dr. Paul Lukowicz: Das hat mehrere Gründe. Zum einen ist das Wort »Intelligenz« irreführend, denn die KI hat mit dem von der Menschheit emotional belegten Wort nichts zu tun. Smartness wäre wahrscheinlich ein besseres Wort hierfür. Zum anderen war die Ursprungsintention in den 1960er Jahren eine andere, damals wollte man eine Maschine entwickeln, die sich verhält, als ob sie über (menschliche) Intelligenz verfüge. Da spielt Ethik eine Rolle, die Diskussion über Kontrollverlust und Manipulation. Dabei muss es vorrangig darum gehen, die Technologie so einzusetzen, dass sie dem Menschen dienlich ist und nicht schadet. Zum Beispiel beim Thema Industrie 4.0: Integrierte Sensoren an den Maschinen ergeben eine Datenbasis, aus der die KI aufgrund statistischer Methoden erkennen kann, wann ein Element ausfallen wird, Teile getauscht oder gewartet werden müssen. Präventiv und nicht erst beim Ausfall der Systeme. Auch das Thema Arbeitskraft wird viel diskutiert. Doch die Wahl Mensch oder Maschine gibt es gar nicht, es geht nur miteinander. Unser Bestreben in der Forschung ist es, die Technologie so einzusetzen, dass sie den Menschen nicht ersetzt, sondern als Hilfsmittel dient, die Arbeit effizienter, präziser und zuverlässiger zu erledigen.

PROFILE: Ein Konzept, das die jeweiligen Stärken von Mensch und Maschine nutzt, ist das von Ihnen betreute Projekt ConWearDi. Was verbirgt sich hinter diesem Kürzel?

Prof. Dr. Paul Lukowicz: Das Projekt ConWearDi (Construction Wearables Digitization) hat zum Ziel, innovative, technikbasierte Instrumente zu entwickeln, welche die digitalen Baustellenprozesse und die Wertschöpfungskette in der Bauwirtschaft verbinden. Im Klartext heißt das, sowohl eine Web­Plattform zum digitalen Informationsaustausch der am Bau Beteiligten zu entwickeln, als auch die technischen Komponenten hierzu. Werkzeuge und Materialien werden in der Form erweitert, dass eine Integration minimaler tragbarer Computersysteme möglich ist. So können z.B. Sensoren an Bohrmaschinen die Position der Bohrungen per GPS speichern und übertragen oder Wearables wie Smart Glasses oder Smart Watches Echtzeitinformationen erfassen und weiterverarbeiten – zugunsten der Qualität von Ausführung, Bauablauf und einer Senkung der Kosten.

PROFILE: Das hört sich nach großen Datenmengen und Big Brother an?

Prof. Dr. Paul Lukowicz: Das ist für uns die große Herausforderung. Die Daten sammlung während des Bauprozesses soll nicht in der Überwachung der Arbeitskräfte enden, sondern eine Hilfestellung zugunsten der Arbeitskraft und mehr Qualität sein. Die KI analysiert die Daten, übersetzt diese in einen auslesbaren Output und kann aufgrund statistischer Methoden fehlerhafte und korrekte Messungen unterscheiden. Eine mit Sensorik ausgestattete Smart Watch kann ein breites Spektrum abdecken – vom verwendeten Baugerät bis zur Messung von Arbeitszeit und Baulärm, also die Einhaltung des Arbeitsschutzes stärken. Erfahrungen mit Sensoren auf der Baustelle konnten wir schon im Vorgängerprojekt Smartwerk sammeln. Hier wurde ein Helm konstruiert, der mit eingebauten Laserabstands­ und Bewegungssensoren den Raum ausmessen kann, Thermographieaufnahmen macht sowie Luftfeuchtigkeit und Raumtemperatur misst.

Für das ConWearDi­-Projekt gehen wir einen Schritt weiter und speisen die Echtzeit­Baustelleninformationen wie Baufortschritt und Umgebungsbedingungen in den digitalen Planungs­ und Bauprozess ein, um die Intelligenz des Systems für die baubegleitende Überwachung der Prozesse zu nutzen. Die Baustellendokumentation ist deckungsgleich mit dem digitalen Zwilling und ist allen am Bau Beteiligten zugänglich. Vor Ort getroffene Absprachen und Vereinbarungen sind ebenso dokumentiert wie Mitarbeitereinsatz, Material­ und Baustellenlogistik. Heute geschieht die Planung weitestgehend digital, gebaut wird aber analog, diese Diskrepanz mittels KI zu synchronisieren ist das große Potenzial für die Wertschöpfungskette Bau.